Карта сайта

Свойства вещества:

водород

Синонимы и иностранные названия:

Тип вещества:

Внешний вид:

Внешний вид при разных температурах:

Брутто-формула (по системе Хилла для органических веществ):

Формула в виде текста:

Молекулярная масса (в а.е.м.): 2,01565

Температура плавления (в °C):

Температура кипения (в °C):

Температура разложения (в °C):

Температура самовоспламенения в воздухе (в °C):

Температуры плавления под давлением (в °C):

Растворимость (в г/100 г растворителя или характеристика):

Плотность:

Некоторые числовые свойства вещества:

Способы получения:

1. Реакцией щелочных и щелочноземельных металлов с водой. [Лит.]
   
2. Реакцией магния, цинка, железа с водяным паром при нагревании. [Лит.]
   
3. Реакцией металлов с минеральными кислотами. [Лит.]
   
4. Реакцией угля или углеводородов с парами воды при нагревании. [Лит.]
   
5. Действием кипящего разбавленного раствора перманганата калия на алюминий. [Лит.]
   
6. Реакция алюминия со щелочами. [Лит.]
   
7. Реакцией гидридов щелочных и щелочноземельных металлов с водой. [Лит.]
   
8. Нагреванием кремния с щелочами. [Лит.]
   
9. Калий энергично реагирует с водой, даже при низких температурах (-100 С), с образованием гидроксида калия и водорода. Калий при комнатной температуре воспламеняется и взрывается с водой. Калий сгорает ярким пламенем на льду. [Лит.1]
   2K + 2H₂O → 2KOH + H₂
   
10. Натрий энергично реагирует с водой при комнатной температуре с выделением водорода и образованием гидроксида натрия. При реакции с водой происходит расплавление натрия, при соприкосновении значительных количеств натрия и воды происходит взрыв. Реакция с водой начинается при температуре -98 °С. [Лит.1]
    2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂
    
11. Водород получают пропусканием водяного пара над раскаленным докрасна (900-1000 С) железом. [Лит.1, Лит.2]
    Fe + H₂O → FeO + H₂
    
12. Магний реагирует с горячей водой и водяным паром с выделением водорода и образованием гидроксида магния. [Лит.1]
    Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂
    
13. Гидроксид натрия получают электролизом водного раствора хлорида натрия с диафрагмой или колоколом. При этом происходит выделение хлора и водорода. [Лит.1, Лит.2]
    2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂
    
14. Цинк реагирует с щелочами (например, с гидроксидом натрия) с выделением водорода и образованием тетрагидроксоцинката натрия. [Лит.1]
    Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] + H₂
    
15. Водород получают реакцией цинка с разбавленной соляной кислотой. [Лит.1]
    Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂
    
16. Водород получают реакцией цинка с разбавленной серной кислотой. Если концентрация серной кислоты слишком высока, то водород загрязняется диоксидом серы и сероводородом. При использовании не вполне чистого цинка водород может загрязняться фосфином и арсином. При добавлении пентагидрата сульфата меди реакция идет быстрее из-за образования гальванической пары. [Лит.1, Лит.2]
    Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂
    
17. Пропусканием водяного пара над коксом при 1000 С получают смесь угарного газа и водорода - так называемый водяной газ. [Лит.1]
    C + H₂O → CO + H₂
    
18. Водород получают электролизом водного раствора гидроксида калия. На катоде выделяется водород, на аноде - кислород. Гидроксид калия используется для увеличения электропроводности раствора. [Лит.1]
    2H₂O → 2H₂ + O₂
    

Реакции вещества:

1. Выше 530 °C реагирует с селеном с образованием селеноводорода. [Лит.]
   H₂ + Se → H₂Se
   
2. Выше 730 °С реагирует с теллуром с образованием теллуроводорода. [Лит.]
   H₂ + Te → H₂Te
   
3. Реагирует с хлором на свету с образованием хлороводорода. [Лит.]
   H₂ + Cl₂ → 2HCl
   
4. Реагирует с бис(циклопентадиенил)диметилтитаном в алифатическом углеводороде при комнатной температуре с образованием бис(циклопентадиенил)титана и метана. [Лит.]
5. При 2000 К диссоциирует на атомарный водород 0,088% водорода, при 2500 К - 1,31%, 3000 К - 7,85%, 3500 К - 29,6%, 4000 К - 63,9%, 5000 К - 95,5%. [Лит.]
6. При 1000°С восстанавливает сульфат бария до сульфида бария. [Лит.]
7. При повышенном давлении реагирует с интерметаллидом Ca2Ru с образованием Ca2RuH6. [Лит.]
8. Реакцией жидкого водорода с порошком железа при давлении 3,5 ГПа был получен гидрид железа FeH. [Лит.]
9. В мягких условиях поглощается интерметаллидом LaNi5, что используется в никель-металлгидридных аккумуляторах. [Лит.]
10. При низкой температуре и давлении 1 атм реагирует с темно-пурпурным раствором трикарбонил-бис(трициклогексилфосфин)молибдена в толуоле с образованием желтого осадка (η²-диводород)-трикарбонил-бис(трициклогексилфосфин)молибдена. [Лит.]
11. При нагревании выше 400°С водород реагирует с кислородом (около 600°С - с воздухом) с образованием воды. В присутствии катализаторов (платины, соединений родия) реакция может идти при комнатной температуре. Если водород и кислород уже смешаны - реакция идет со взрывом. [Лит.1]
    2H₂ + O₂ → 2H₂O
    
12. Скорость реакции фтора с водородом с образованием фтороводорода зависит от стенок сосуда: в кварце реакция происходит даже при температуре жидкого воздуха, в сосудах из серебра и платины реакция медленее, в магниевом сосуде реакция начинается только при температуре выше комнатной. [Лит.1, Лит.2]
    H₂ + F₂ → 2HF
    
13. Калий при 200-400 С реагирует с водородом с образованием гидрида калия. Для большего выхода гидрида калия реакция проводится в избытке водорода при температуре не выше 350 С. [Лит.1]
    2K + H₂ → 2KH
    
14. При 200 С натрий начинает реагировать с водородом образуя гидрид натрия, а при 300-400 С реакция идет с заметной скоростью. Однако, если не принять мер по диспергированию натрия, то вокруг него образуется пленка гидрида натрия и реакция проходит не полностью. [Лит.1]
    2Na + H₂ → 2NaH
    
15. Гидрид кальция получают реакцией кальция с водородом при 250-700 С. [Лит.1]
    Ca + H₂ → CaH₂
    
16. Бензол, не содержащий тиофена, гидрируется водородом над никелевым катализатором с образованием циклогексана. Выход 70-80%. [Лит.1, Лит.2, Лит.3]
    
    
17. Толуол гидрируется водородом над никелевым катализатором с образованием метилциклогексана. Выход 86%. [Лит.1, Лит.2]
    C₆H₅CH₃ + 3H₂ → C₆H₁₁CH₃
    
18. Фенол гидрируется водородом в присутствии никелевых катализаторов в циклогексанол. Выход 75%. [Лит.1, Лит.2]
    C₆H₅OH + 3H₂ → C₆H₁₁OH
    
19. Оксид меди(II) восстанавливается водородом при 300 С с образованием меди и воды. [Лит.1]
    CuO + H₂ → Cu + H₂O
    
20. Молибден получают восстановлением оксида молибдена(VI) водородом сначала при 500 С, а затем при 1000 С. [Лит.1]
    MoO₃ + 3H₂ → Mo + 3H₂O
    
21. В присутствии мелкораздробленных платины, палладия или никеля нитрозилхлорид реагирует с водородом с образованием хлорида аммония и азота. [Лит.1]
    NOCl + 3H₂ → NH₄Cl + H₂O
    2NOCl + 3H₂ → N₂ + 2H₂O + 2HCl
    
22. Ацетилен можно получать в электрической дуге между графитовыми электродами в атмосфере водорода. Выход 8%. [Лит.1]
    2C + H₂ → C₂H₂
    
23. Дихлорид дисеры восстанавливается водородом при 150 С в парах до серы и хлороводорода. [Лит.1]
    S₂Cl₂ + H₂ → 2S + 2HCl
    
24. Сера медленно реагирует с водородом при 120 С, значительно быстрее при 200 С, с образованием сероводорода. [Лит.1]
    S + H₂ → H₂S
    
25. Дихлорид ванадия образуется при пропускании паров тетрахлорида ванадия с водородом через раскаленную докрасна трубку. [Лит.1]
    VCl₄ + H₂ → VCl₂ + 2HCl
    
26. При температуре 170-180 С и выше оксид натрия реагирует с водородом с образованием гидроксида натрия и натрия. [Лит.1, Лит.2]
    2Na₂O + H₂ → 2NaOH + 2Na
    
27. При 400 С и давлении 200 атм, в присутствии железа как катализатора, азот реагирует с водородом с образованием аммиака. [Лит.1, Лит.2]
    N₂ + 3H₂ → 2NH₃
    
28. При комнатной температуре водород восстанавливает водные растворы хлорида палладия(II) до металлического палладия. [Лит.1]
    H₂ + PdCl₂ → Pd + 2HCl
    
29. Иодоводород получают реакцией иода с водородом в присутствии платины. [Лит.1, Лит.2, Лит.3, Лит.4, Лит.5, Лит.6]
    H₂ + I₂ → 2HI
    
30. Сжигание водорода в хлоре является важным промышленным способом получения хлороводорода. Температура самовоспламенения смеси водорода и хлора равна 207 С. [Лит.1, Лит.2]
    H₂ + Cl₂ → 2HCl
    
31. Диэтилпероксид восстанавливается водородом на оксиде платины до этанола. [Лит.1]
    C₂H₅OOC₂H₅ + H₂ → 2C₂H₅OH
    
32. Ди-трет-бутилпероксид восстанавливается водородом под давлением над никелем Ренея до трет-бутанола. [Лит.1]
    (CH₃)₃COOC(CH₃)₃ + H₂ → 2(CH₃)₃COH
    
33. Реакция восстановления хлорида меди(I) водородом до меди начинается при 230 С и более энергично протекает при 490 С [Лит.1]
    2CuCl + H₂ → 2Cu + 2HCl
    
34. При комнатной температуре и действии света или при высокой температуре на таких катализаторах, как диоксид марганца, оксид алюминия, хлорид марганца, силикагель, оксид хрома или активированный уголь, нитрозилхлорид реагирует с водородом с образованием хлороводорода и оксида азота(II). [Лит.1]
    2NOCl + H₂ → 2HCl + 2NO
    
35. Бромоводород можно получить реакцией водорода с бромом над платиной нанесенной на силикагель при 375 С. [Лит.1]
    H₂ + Br₂ → 2HBr
    
36. Водород при комнатной температуре реагирует с красным 1-(бис(пентафторфенил)борил)-4-(бис(2,4,6-триметилфенил)фосфинил)-2,3,5,6-тетрафторбензолом с образованием бесцветного цвиттер-ионного фосфоний-борогидридного производного. При нагревании этого производного водород выделяется обратно. [Лит.1]
    ((CH₃)₃C₆H₂)₂PC₆F₄B(C₆F₅)₂ + H₂ → ((CH₃)₃C₆H₂)₂PHC₆F₄BH(C₆F₅)₂
    
37. Железо можно получить восстанавливая оксид или гидроксид железа(III) водородом при нагревании. При 550-600 С образуется непирофорный порошок железа, ниже 550 С образуется пирофорный порошок железа, при 1000 С получается спеченная масса. [Лит.1, Лит.2, Лит.3, Лит.4, Лит.5]
    Fe₂O₃ + 3H₂ → 2Fe + 3H₂O
    
38. Смесь оксида хлора(I) с водородом при поджиге взрывается. [Лит.1]

Реакции, в которых вещество не участвует:

1. При небольшом нагревании калий не реагирует с водородом. Его можно расплавить в атмосфере водорода без заметной реакции. [Лит.1]
2. Вольфрам не реагирует с водородом вплоть до температуры плавления. [Лит.1]
3. Перхлорилбензол не восстанавливается дихлоридом олова, цинком в соляной кислоте, водородом на палладии, алюмогидридом лития, подкисленным раствором иодида калия. [Лит.1]
4. При комнатной температуре в отсутствие света или катализаторов нитрозилхлорид не реагирует с водородом. [Лит.1]

Периоды полураспада:

Давление паров (в мм рт.ст.):

Стандартный электродный потенциал:

Показатели диссоциации:

Диэлектрическая проницаемость:

Дипольный момент молекулы (в дебаях):

Динамическая вязкость жидкостей и газов (в мПа·с):

Скорость звука в веществе (в м/с):

Удельная теплоемкость при постоянном давлении (в Дж/г·K):

Стандартная энтальпия образования ΔH (298 К, кДж/моль):

Стандартная энергия Гиббса образования ΔG (298 К, кДж/моль):

Стандартная энтропия вещества S (298 К, Дж/(моль·K)):

Стандартная мольная теплоемкость C_p (298 К, Дж/(моль·K)):

Энтальпия плавления ΔH_пл (кДж/моль):

Энтальпия кипения ΔH_кип (кДж/моль):

Энтальпия диссоциации ΔH_дисс (кДж/моль)

Некоторые нечисловые свойства вещества:

Природные и антропогенные источники:

Содержание в земной коре 0,9% по массе (в виде соединений) всей земной коры и 0,15% если учитывать только горные породы. Свободный водород содержится в вулканических газах и частично образуется при разложении органических веществ. Небольшие количества выделяются зелеными растениями. Содержание в атмосферном воздухе около 0,00005 об%. Некоторую часть водорода атмосфера теряет за счет его улетучивания в космическое пространство.

В космическом пространстве значительно более распространен (88,6% всех атомов), чем на Земле - Солнце на 81,75 ат% состоит из водорода, Юпитер - на 80%, Сатурн - на 60%. В межзвездном пространстве существует в основном в виде атомов.

Критическая температура (в °C):

Критическое давление (в МПа):

Критическая плотность (в г/см³):

Применение:

Сырье для химической промышленности (напр. производства аммиака, жиров, метанола, хлороводорода, гидридов металлов). Для восстановления окислов в металлургии. Для заполнения шаров-зондов. Ракетное топливо (удельный импульс с кислородом 390 секунд). Для сварки и резки водородным или атомно-водородным пламенем.

История:

В 1671 г Р. Бойль наблюдал выделение горючего газа при действии серной кислоты на железо. Впервые описан в 1766 г Кэвендишем. Название элементу hydrogen дал Лавуазье в 1782 г от греч. "рождающий воду".

В 1866 г Т. Грэм открыл удивительно высокую растворимость водорода в палладии. В 1878 г водород спектроскопически обнаружен в атмосфере Солнца. В 1895 г Дж. Дьюаром получен жидкий водород в количестве достаточном для наблюдения мениска. В 1909 г Сёренсен С. ввел шкалу pH. В 1920 г У. Латимер и У. Роудбуш ввели концепцию водородной связи. В 1924 г Р. Мекке открыты орто- и пара-водород. В 1931 г открыт дейтерий. В 1934 г получен тритий. ЯМР на ядрах водорода впервые наблюдался в 1946 г. В 1950 г тритий обнаружен в атмосферном водороде. В 1954 г была взорвана первая водородная бомба на атолле Бикини. В 1984 г Г. Кубас открыл устойчивые комплексы переходных металлов с дигапто-диводородом (η²-H₂).

Дополнительная информация::

Ежегодное мировое потребление превосходит 1000 000 тонн.

Потенциал ионизации атома водорода = 13,595 эВ (313,5 ккал/моль).

Легкость водорода может быть показана в демонстрационном эксперименте наполнением им мыльных пузырей. Характеризуется наибольшей скоростью диффузии и высокой теплопроводностью. Переход в атомарное состояние вызывается также электрическим разрядом или под действием излучения с длиной волны менее 85 нм. Атомарный водород значительно химически активнее молекулярного. Под давлением 0,2 мм.рт.ст. атомарный водород может существовать около 1 секунды. Распад на атомы требует затраты энергии 104,2 ккал/моль при 25 С.

Водород восстанавливает растворы нитрата серебра до металла при обычной температуре. При нагревании восстанавливает многие окислы металлов до свободных металлов. Со фтором соединяется даже в темноте. С азотом под давлением в присутствии катализаторов дает аммиак (процесс Габера). При УФ-облучении реагирует с хлором и бромом. При 1000 С восстанавливает сульфаты до сульфидов.

С кальцием при нагревании образует гидрид.

В присутствии катализаторов гидрирует непредельные органические соединения, альдегиды.

Применение вещества:

• для синтеза аммиака [Лит.]
  
• для синтеза хлороводорода [Лит.]
  
• ракетное горючее [Лит.]
  

Дополнительная информация:

Электронная конфигурация атома 1s¹.

Водород, сорбируемый металлами, может оказывать сильное влияние на их механические свойства. Например, палладий, несколько раз нагретый и охлажденный в атмосфере водорода увеличивает свою механическую прочность в 2-4 раза (водородофазовый наклеп), при этом также увеличивается пластичность металла. Интерметаллид LaNi5 циклической термической сорбцией - десорбцией водорода можно превратить в порошок.

В отличие от большинства других газов водород расширяется с разогреванием, а не с охлаждением.

Растворяется в металлах: железе, никеле, палладии, платине, практически не растворим в серебре; растворимость в железе и меди мешает при выплавке этих металлов так как приводит к образованию пустот. Растворимость в железе (объемов водорода на объем железа): 500 С = 0,05, 700 С = 0,14, 900 С = 0,37, 1100 С = 0,55, 1200 С = 0,65, 1350 С = 0,80, 1450 С = 0,87, 1550 С = 2,05.

Смеси водорода с окислителями используются в качестве ракетных топлив. С кислородом достигается температура в камере сгорания 2977 К и удельный импульс 391 с, с диоксидом азота = 2640 К и 341 с, с азотной кислотой = 2474 К и 320 с, с перекисью водорода = 2419 К и 322 с, с фтором = 3988 К и 412 с, с дифторидом кислорода = 3547 К и 412 с, с тетрафторгидразином = 3814 К и 364 с, с трифторидом хлора = 3434 К и 321 с, с пентафторидом хлора = 3705 К и 343 с, с перхлорилфторидом = 3003 К и 344 с.

При повышении давления температура плавления водорода повышается достигая максимума при 70 ГПа и 553 С, затем начинает снижаться, достигая примерно 300 С при 300 ГПа. При 220 ГПа и 300 К водород переходит из фазы I в ионную фазу III и при дальнейшем повышении давления (около 250 ГПа) - в слоистую фазу IV.

Образует больше химических соединений, чем любой другой элемент, включая углерод.

При комнатной температуре водород представляет собой равновесную смесь орто- (75%) и пара-формы (25%). В молекулах ортоводорода (т.пл. -259,20 С, т.кип. -252,76 С) ядерные спины направлены одинаково, а у параводорода (т.пл. -259,32 С, т.кип. -252,89 С) - противоположно друг другу. При низких температурах равновесие между ортоводородом и параводородом сдвинуто в сторону последнего.

Разделить орто- и пара-водород возможно путем адсорбции на активном угле при температуре 20 К.

Источники информации:

1. Handbook of Chemistry and Physics. - CRC Press, Inc., 2002. - С. 11-51
   
2. Holleman A.F., Wiberg E., Wiberg N. Lehrbuch der Anorganischen Chemie. - Berlin: Walter de Gruyter, 1995. - С. 238
   
3. Nuclear Physics A. - 2003. - vol.729, Issue 1, 1 December. - С. 27
   
4. Seidell A. Solubilities of inorganic and metal organic compounds. - 3ed., vol.1. - New York: D. Van Nostrand Company, 1940. - С. 553-567
   
5. The Merck Index 11th ed., Merck & Company, 1989. - С. 759
   
6. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. - М.: Наука, 1972. - С. 7-43
   
7. Взаимодействие водорода с металлами. - Авторы: Агеев В.Н., Бекман И.Н. и др., Бурмистрова О.П. - М.: Наука, 1987 (изучение диффузии водорода в металлы)
   
8. Гидриды переходных металлов. - М.: Мир, 1975. - С. 9-15
   
9. Гринвуд Н., Эрншо А. Химия элементов. - Т.1. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. - С. 39-53
   
10. Гурвич Я.А. Справочник молодого аппаратчика-химика. - М.: Химия, 1991. - С. 50
    
11. Иванова М.А., Кононова М.А. Химический демонстрационный эксперимент. - М.: Высшая школа, 1969. - С. 12-21
    
12. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. - М.: Химия, 1981. - С. 465
    
13. Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. - 2 изд, Ч.1. - М.: Ассоциация Пожнаука, 2004. - С. 311-312
    
14. Некрасов Б.В. Основы общей химии. - Т.1. - М.: Химия, 1973. - С. 79-82, 115-122
    
15. Неорганическая химия. - Под ред. Третьякова Ю.Д., Т.2. - М.: Academa, 2004. - С. 5-13
    
16. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. - Л.: Химия, 1977. - С. 59
    
17. Реми Г. Курс неорганической химии. - Т.1. - М., 1963. - С. 42-48, 55, 60-65
    
18. Справочник по растворимости. - Т.1, Кн.1. - М.-Л.: ИАН СССР, 1961. - С. 536-553
    
19. Справочник химика. - Т. 3. - М.-Л.: Химия, 1965. - С. 742
    
20. Физические величины. - Под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - С. 994
    
21. Химическая энциклопедия. - Т. 1. - М.: Советская энциклопедия, 1988. - С. 400-402
    
22. Химический энциклопедический словарь. - Под ред. Кнунянц И.Л. - М.: Советская энциклопедия, 1983. - С. 104
    
23. Химмотология ракетных и реактивных топлив. - Под ред. Браткова А.А. - М.: Химия, 1987. - С. 81-86 (жидкий водород)
    

• Отправить пожелания для базы данных (анонимно).